carboni activi

carboni activi - adsorbanți industriale poroase, constând în principal din carbon (66). Acestea sunt preparate din diferite tipuri de materiale organice: combustibil solid diferite grade metamorfism (turbă, lignit și cărbune, antracit), lemn și produse (cărbune, rumeguș, de producție a deșeurilor de hârtie), deșeuri din industria de piele, materiale de origine animală, cum ar fi os . Cărbunii sunt caracterizate prin rezistență mecanică ridicată realizate din coajă de nucă de cocos și alte nuci, seminte si fetusi lor.

carboni activi ca adsorbanți industriale au o serie de caracteristici definite de natura suprafeței lor și structura poroasă (68) Suprafața cristalitelor de carbon electroneutral și adsorbția pe cărbune este determinată în principal de forțele de dispersie de interacțiune.

Îmbunătățirea echilibrului și a caracteristicilor cinetice în majoritatea cărbunelui microporoasa conduce la îmbunătățirea eficienței de absorbanți de carbon în medii industriale. La alegerea tipului de adsorbant pentru instalațiile industriale ar trebui să fie luate în considerare două proprietăți distincte de carbon activat: hidrofobie și inflamabilitatea.

Adsorbției apei pe cărbuni curge printr-un mecanism neobișnuit. izotermelor de adsorbție a apei pentru carboni activi sunt în formă de S (fig. 3,2). Forțele de dispersie interacțiunea moleculelor de apă cu suprafața de carbon este foarte mic. Porțiunile inițiale ale izotermelor de apă determinate prin adsorbție sa pe suprafața de cărbune adsorbit chimic radicalilor liberi de oxigen care conține solid. Acești radicali sunt numite „oxizi de suprafață.“

oxizi de suprafață și molecule de apă adsorbită ele sunt locurile de adsorbție, care datorită legăturilor de hidrogen are loc aderarea altor molecule de apă (69). Numărul centrelor de adsorbție cu creșterea presiunii crește, și a format în continuă creștere associates molecule de apă, rezultând în creșterea capacității de adsorbție dramatic. În cele din urmă, întregul volum de adsorbție de microspori este umplut cu apă. Volumul de apă absorbită de carbon la o presiune relativ ridicată (p / ps = 0,9), aproape de valoarea limită de adsorbție a microsporilor (în cazul de 0,57 cm3 per 1 g). Prin urmare, capacitatea de adsorbție a vaporilor de apă de cărbune este strâns legată de microporozitate sale. Această concluzie a fost confirmată.

Fig.1 adsorbție izotermă de vapori de apă pe cărbune activ.

cărbune încărcat cu umiditate - procesul este extrem de lent: echilibru este stabilit în termen de câteva luni. În consecință, în multe medii procese reale de umiditate nu are practic nici un efect asupra eficienței extracției impurităților din gazul sau medii lichide. Carbon activat - singurul tip de adsorbanți hidrofobe industriale, și se determină calitatea utilizării sale extinse de recuperare a vaporilor, curățare umedă a gazelor și a apei uzate.

Cu toate acestea, concentrațiile adsorbanți scăzute, în special în cazul în îndepărtarea urmelor de impurități dintr-un curent de gaz, atunci când durata etapei de curățare este mare, mediul de umiditate într-o măsură apreciabilă reduce capacitatea de adsorbție a componentei de cărbune extras. Astfel de cazuri includ absorbția disulfură de carbon din emisiile atmosferice de producție viscoză.

Prin urmare, atunci când eliminarea regimului de temperatură urmelor pas extrem prelungit de purificare trebuie să fie ales ținând cont de spațiile industriale umiditate inițială.

Artificial scăderea umidității relative (adică scăderea concomitentă de adsorbție a vaporilor de apă), acolo unde este necesar, este un mijloc eficient de îmbunătățire a capacității de adsorbție a carboni activate atunci când este folosit pentru a extrage componentele din gazele umede.

O trăsătură negativă a carbonului activat ca adsorbant industrial este inflamabil. În aerul de oxidare a cărbunelui începe la temperaturi de peste 250 ° C Cu toate acestea, există cazuri de incendii la instalatiile ugleadsorbtsionnyh la temperaturi mai scăzute. Evident, acest lucru se datorează formării de piroforice tip fier compuși FES și Fe2 S3 prin coroziune de hidrogen sulfurat de echipamente. Iluminarea compușilor de fier piroforice are loc la temperaturi relativ scăzute, și ele sunt într-un strat de centre de aprindere în toată masa de cărbune. Pentru a reduce riscul de incendiu a cărbunelui activ ca a primit adăugat uneori silicagel 5%. Absorbantul numit silikarbonom.

Practic toți atomii de carbon industriale activate într-o anumită cantitate de impurități conțin cenușă. Ash și ingredientele sale (impurități minerale) sunt cristalizatoare multe reacții nedorite care pot avea loc în adsorbant.

La temperaturi ridicate caracteristice pentru etapa de desorbție (de exemplu, 250 ° C) timp de mai multe cărbuni cenușă descompunerea adsorbați instabile fluxurilor intens. Astfel, o parte semnificativă de etanol la 250 ° C este transformat în acetaldehidă și dioxid de carbon.

Prepararea carbon activat

În producția de materie primă carbon activ inițial este supus unui tratament termic fără accesul aerului, ca rezultat al cărui volatile (umiditate și rășina parțial) să fie îndepărtată din ea. Structura cărbunelui rezultat - Raw - macroporos, nu conține microspori și nu pot fi utilizate direct ca adsorbant industrial. Problema obținerii unei structuri microporoasă ajurată se realizează în procesul de activare care se realizează prin două metode de bază: gaz de oxidare sau de abur sau prin tratare cu reactivi chimici.

Tipuri de atomi de carbon activi

Dimensiunea și forma particulelor sunt împărțite în carbon activat și pulbere granulară. cărbune Granular este de obicei produse sub formă de cilindri, cu un diametru de 2 - 5 mm, înălțimea este întotdeauna mai mare decât diametrul cilindrului. cărbune Granular este utilizat în principal în aparat, cu un pat fix de adsorbant în purificarea și separarea procesului de fluxuri în faza gazoasă. Pentru a mări intensitatea masoobmena, cărbunele granular și uneori zdrobit după cernere preparate fracțiuni înguste, cum ar fi 0,15 - - 25; 0.25-0.55; 0.55-1.65; 1.65-2.35 și 2.35-4.70 mm. Unghiurile Măcinat utilizate în toate exemplele de realizare a proceselor de adsorbție în timpul proceselor atât în ​​gaz și în fază lichidă, cu un pat fix, se deplasează sau fluidizat de adsorbant.

cărbune pulverulent constau dimensiunea particulei mai mică de 0,15 mm. Acestea sunt utilizate exclusiv pentru purificarea substanțelor în fază lichidă. Unele proprietăți fizice medii ale cărbunelui sunt după cum urmează:

Densitate, g / cm3

pelete vrac aparente